Febbraio 2, 2023

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Qual è il miglior design per un orinatoio senza schizzi? La fisica ha la risposta ora

Qual è il miglior design per un orinatoio senza schizzi?  La fisica ha la risposta ora
Ingrandire / Riesci a determinare il design dell’orinatoio angolato ottimale per ridurre al minimo gli schizzi? È a un secondo da destra.

Mia Shi/Università di Waterloo

Gli scienziati dell’Università di Waterloo hanno individuato il design ottimale per un orinatoio antispruzzo: un lungo e sottile corpo di porcellana con curve che ricordano una conchiglia di nautilus, soprannominato “Nauti-loo”. Questa è una buona notizia per gli uomini che sono stanchi dell’urina che si rovescia sui pantaloni e sulle scarpe e per le povere anime che devono pulire regolarmente ogni macchia. Bonus: è un design molto esteticamente gradevole che conferisce alla spina dorsale di un bagno pubblico un tocco di classe.

“L’idea è nata esattamente dove pensi che sia nata”, Zhao Pan di Waterloo Dillo a New Scientist. “Penso che la maggior parte di noi sia stata un po’ disattenta nei nostri post e abbia guardato in basso per scoprire che indossavamo pantaloni maculati. A nessuno piace fare pipì ovunque, quindi perché non creare un orinatoio dove gli schizzi sono altamente improbabili?” Il suo studente laureato Kavishan Thriyaraja , Presenta i risultati Da questa ricerca durante l’American Physical Society (APS) la scorsa settimana Convegno sulla fluidodinamica a Indianapolis.

Non è la prima volta che gli scienziati cercano di affrontare questo problema. Pan è un ex studente laureato di Tad Truscott, un ingegnere meccanico che ha fondato il cosiddetto “Laboratorio Splash“Alla Utah State University. Nel 2013, Splash Lab (allora alla Brigham Young University) ha fornito alcuni consigli utili su come gli uomini dovrebbero evitare di spruzzarsi l’urina sui pantaloni cachi mentre defecano nei bagni”. Sedersi sul water è la cosa migliore perché c’è meno distanza che l’urina deve coprire nel suo viaggio verso la tazza. Precedentemente scritto su Gizmodo. “Se scegli la classica tecnica in piedi, gli scienziati consigliano di stare il più vicino possibile all’orinatoio e di cercare di dirigere il flusso con un angolo verso il basso verso la parte posteriore dell’orinatoio.”

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Per coloro che non dispongono di un metodo antispruzzo ottimale, un altro studente laureato di Truscott, Randy Heard, offre Disegno perfetto Per l’inserimento di orinatoi senza spruzzi 2015 Convegno di fluidodinamica APS. Ci sono tre tipi fondamentali di voci. Uno usa un panno assorbente per ridurre al minimo gli schizzi; un altro utilizza una struttura a nido d’ape – uno strato rialzato (tenuto da piccoli pali) con perforazioni – in modo che le gocce di urina passino ma non ne esca alcuno spruzzo; Il terzo tipo contiene un gruppo di colonne. Tuttavia, i tessuti assorbenti non possono assorbire il liquido abbastanza velocemente e si saturano rapidamente, mentre le strutture costituite da alveari e colonne di matrice non impediscono la formazione graduale di pozze di urina.

Nel 2013, lo Splash Lab ha dimostrato che è possibile ridurre gli schizzi mirando a una superficie verticale, avvicinandosi all’orinatoio e riducendo l’angolo di impatto.

Il design degli interni di Hurd e Truscott è stato ispirato da un tipo di alghe superassorbenti (Sintrichia caninervis) prospera in climi molto secchi ed è quindi molto bravo a raccogliere e immagazzinare quanta più acqua possibile. E hanno scoperto che il materiale fatto dall’uomo si chiama “Fanta Nerasimulando le proprietà di assorbimento delle alghe. Hanno copiato la struttura di quel materiale per l’inserimento nell’orinatoio e hanno scoperto che bloccava con successo la fuoriuscita delle goccioline di urina, agendo effettivamente come un “buco nero dell’urina”.

Né le donne sono state escluse da questa gara di piscio scientifico. Le donne sperimentano anche la fuoriuscita di urina, in particolare quando hanno bisogno di urinare in una tazza per scopi di test medici. Nel 2018, Splash Lab ha condotto una serie di esperimenti che coinvolgono un modello dell’uretra femminile anatomicamente corretta. (Hanno usato un polimero morbido per modellare le labbra) Ispirato dai risultati Il design (brevettato) dell'”Orchidea”, A Attacco a forma di imbuto Per coppette per urina che riducono le fuoriuscite. La ricerca potrebbe portare a dispositivi che consentono alle donne di urinare in piedi, il che sarebbe un vantaggio per le donne nell’esercito o accademiche che lavorano in questo campo.

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Secondo Pan, la chiave per un design ottimale di un orinatoio senza spruzzi è l’angolo con cui il flusso di urina colpisce la superficie della porcellana; Ottieni un angolo abbastanza piccolo e non ci saranno schizzi. Invece, ottieni un flusso uniforme sulla superficie, che impedisce alle gocce di volare via. (E sì, c’è una soglia critica alla quale il flusso di urina passa da schizzi a vampate senza intoppi, perché le transizioni di fase sono ovunque, anche nei nostri bagni pubblici.) E si scopre che i cani hanno già determinato l’angolo ottimale quando si alzano le gambe per urinare e quando fanno una panoramica et al. L’hanno progettato su un computer e hanno fissato l’angolo ottimale per un essere umano a 30 gradi.

Marcello Duchamp "la fontana," Raffigurato da Alfred Stieglitz alla 291 Art Gallery dopo la mostra della Society of Independent Artists del 1917.
Ingrandire / “La Fontaine” di Marcel Duchamp, fotografata da Alfred Stieglitz in 291 gallerie d’arte dopo la mostra della Society of Independent Artists del 1917.

Pan e il suo team hanno anche condotto una serie di esperimenti con liquidi colorati spruzzati in getti di velocità variabile in una gamma di modelli di orinatoi sintetici (vedi immagine in alto) realizzati in schiuma densa rivestita con resina epossidica, tra cui una forma commerciale standard e un orinatoio simile al quella usata da Marcel Duchamp nella sua famosa (e controversa) installazione artistica del 1917″La Fontaine. Tutti hanno prodotto diversi gradi di schizzi, che gli scienziati hanno asciugato con tovaglioli di carta. Hanno pesato gli asciugamani bagnati e l’hanno confrontato con la quantità di spray quando i tovaglioli di carta si sono asciugati per stimare la quantità di spray. il paraspruzzi.

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Il passo successivo è stato scoprire un design che fornisse l’angolo di flusso ottimale dell’urina per gli uomini di una vasta gamma di altezze. Invece della solita scatola poco profonda a forma di rettangolo, sono atterrati sulla struttura curva del guscio del nautilus. Hanno ripetuto gli esperimenti sul flusso di urina simulato con i prototipi, et voilà! Non si sono accorti di una sola goccia schizzata. In confronto, altri modelli di orinatoi hanno prodotto fino a 50 volte più acqua di un irrigatore. C’era un design circolare con un’apertura a forma di triangolo che si comportava meglio di Nauti-loo nelle prove, ma Pan et al. Abbassalo perché non funzionerà su una vasta gamma di elevazioni.